[发明专利]一种适宜高异质性喀斯特坡地的可升降便携式模拟降雨器

说明书

技术领域

本发明属于人工模拟降雨技术领域，更具体涉及一种适宜高异质性喀斯特坡地的可升降便携式模拟降雨器，适合于教学、科研和环保部门开展多种植被和土地利用类型下的侵蚀、水文和养分输移等方面的研究。 

背景技术

中国西南喀斯特地区浅薄土层蓄水能力弱，加之丰富的岩溶孔隙和裂隙，地表水大量渗漏，地下水污染日趋严重，旱涝灾害频繁，水是解决喀斯特地区生态问题，实现社会经济可持续发展的关键。因此，为了加深对喀斯特地区水文循环的认识，促进有限水资源的合理利用，围绕水的问题在喀斯特地区开展坡面入渗、产流等方面的研究显得尤为重要。 

喀斯特地区土层浅薄，土被不连续，地表多砾石和裸岩覆盖，地表通常可分为土面、石面、石牙、石缝、土洞等多种小生境类型。由于喀斯特地区特有的坡面土壤不连续性和极强异质性，传统开展坡面土壤水文研究的方法在适用条件和研究尺度上都很难在该地区沿用。如针对双环、单环等传统入渗方法，一方面在多砾石和裸岩覆盖的地表操作难度大且不能整合植被等地被物对入渗过程的影响，另一方面测定尺度太小测定结果不能代表某一特定小生境的入渗情况；再如针对传统坡面径流小区的方法，其过大的研究尺度将不可避免地造成坡面异质性水文过程的均一化，因而无法识别和区分喀斯特地区特殊异质性小生境所具备的土壤水文过程，再加之天然降雨过程往往存在时间上的不确定性以及数量和强度上的不可控性，通过坡面径流小区观测天然降雨条件下的坡面产流产沙过程，显得十分低效。 

利用人工模拟降雨装置进行模拟降雨，人为制造一定数量和强度的降雨，能够大大提高了实验数据获取的效率，达到快速高效完成研究计划的目的。然而，现有模拟降雨装置在构造和性能上尚不能适应喀斯特坡地水文方面的研究。首先，现有模拟降雨装置不能根据地被物高度灵活调节洒水高度，无法适应喀斯特地区多样的植被及土地利用类型；其次，现有模拟降雨器大多结构复杂，拆装费时且要求架设场地宽阔，不易搬运到达类似喀斯特地区的复杂山坡上操作；第三，现有模拟降雨器大多制作成本高，大批量自行制作基本不可能，本发明制作简单，通过对常用管材的简单加工便可快速实现，制作成本低廉。 

鉴于以上在喀斯特地区开展坡面水文研究所遇到的方法上的问题，本发明提出一种适宜高异质性喀斯特坡地的可升降便携式模拟降雨器，以期为类似喀斯特地区这种高异质性区域上，在开展坡面水文、土壤侵蚀和养分流失等研究工作中提供合适的研究手段。 

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种适宜高异质性喀斯特坡地的可升降便携式模拟降雨器，该降雨器结构紧凑、制作简单、轻便易组装，便于在山坡上操作，能根据地被物高度灵活调节洒水高度，解决了传统研究方法在类似喀斯特等异质性极强的地区开展坡面入渗、侵蚀研究的瓶颈，能够为该类地区开展坡面水文、土壤侵蚀和养分流失等研究提供合适的研究手段和平台。 

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施： 

一种适宜高异质性喀斯特坡地的可升降便携式模拟降雨器，它包括四喷嘴组合式降雨发生器、供水系统和升降式模拟降雨器支架。其连接关系为：四喷嘴组合式降雨发生器和供水系统通过活接与第二直角弯头拧合在一起；向DN32套管中插入DN25输水钢管，然后往第三级固定螺母中拧入螺栓，将供水系统和升降式模拟降雨器支架连接在一起。其作用是：其中四喷嘴组合式降雨发生器用于产生一定动能大小和粒径分布的雨滴，供水系统向四喷嘴组合式降雨发生器提供一定压力和流速的水源，升降式模拟降雨器支架在支撑和固定整套设备的同时，能够根据地被物高度调节四喷嘴组合式降雨发生器高度，以满足不同植被和土地利用类型的需要。

所述的四喷嘴组合式降雨发生器由第一级三通(横向端为主管，垂直端为支管)、第二级三通(横向端为主管，垂直端为支管)、直通、球阀、第一直角弯头、实心锥形喷嘴、活接构成，其连接关系是：第一级三通主管两端均通过直通与第二级三通支管相连，第二级三通主管与第一级三通支管垂直，第一级三通支管连接活接，第二级三通主管两端均连接球阀，保证球阀控制开关位于第一级三通支管一侧；球阀和实心锥形喷嘴之间通过第一直角弯头连接，连接过程中保证实心锥形喷嘴与第一级三通主管垂直。 

所述供水系统由以下部分构成：DN25输水钢管、第二直角弯头、第三直角弯头、橡胶软管、闸阀、水压力表、水表。其连接关系是：在DN25输水钢管一端拧合第二直角弯头至开口垂直向上，另一端拧合第三直角弯头至开口垂直向下，橡胶软管连接到第三直角弯头另一端，在橡胶软管接近地面的一端依次接入闸阀、水压力表、水表，通过闸阀和水压力表来控制水压和水量，系统来水量通过水表实时监测。